Курсовая работа: Тахометрические датчики

Вращающееся тело либо снабжают отражающими метками расположенными регулярно по окружности, на которые направ­ляется световой пучок, либо соединяют с диском, имеющим попеременно прозрачные и непрозрачные сектора, который располагают между источником и приемником света. Получая модулированный скачкообразными изменениями отражения или пропускания поток, фотоприемник выдает элек­трический сигнал с частотой, пропорциональной скорости вра­щения, и с амплитудой, не зависящей от этой скорости. Диапазон измеряемых скоростей зависит, с одной стороны, от числа скачков оптических свойств (риски, щели, прозрачные сектора, нанесенные на диск или на вращающееся тело), а с другой — от полосы пропускания приемника и связанных с ним электрических схем. Для измерений малых скоростей, например ОД об/мин, ис­пользуются диски с большим числом щелей (от 500 до несколь­ких тысяч); в измерениях больших скоростей, например 105-т--т-106 об/мин в случае ультрацентрифуг, диск имеет только од­ну щель, и максимальная измеряемая скорость определяется верхней граничной частотой электрической цепи. Применение диска с двумя дорожками, сдвинутыми на чет­верть периода по пространству (оптический генератор прира­щений, позволяет определять направление враще­ния.

Гирометры

Гирометры — это приборы, устанавливаемые на движущихся объектах для определения их угловой скорости.

В зависимости от природы используемого физического явле­ния различают:

 а) механические гирометры, основанные на свойствах гироскопа;

б) оптические гирометры на лазерах или волоконной оптике, использующие свойства распространения волн.

Гироскопический измеритель скорости

Гироскоп состоит из ротора, смонтированного в кардановом подвесе, который, будучи раскрученным мотором до большой скорости (~104 об/мин), вращается вокруг оси Y'Y (рис.9.10).

Измеряемая скорость вращения w должна быть направлена по оси Z'Z, перпендикулярной оси Y'Y; из-за этой скорости по является гироскопический момент сил Cgt пропорциональный о) и направленный по Х'Х перпендикулярно осям г У и Z'Z; он стремится повернуть подвес гироскопа. Момент Се уравнове­шивается моментом упругих сил Сг, создаваемым двумя пру­жинами; он пропорционален углу а поворота подвеса. В условиях равновесия имеем

где    Cr—ka, k — коэффициент упругости пружины,    Се~сзНр Н — кинетический момент инерции ротора. Отсюда получаем

Угол а поворота подвеса гироскопа пропорционален изме­ряемой скорости о; с помощью потенциометра угол а преобра­зуется в пропорциональный ему электрический сигнал.

Порядок величин метрологических характеристик типового-гироскопического измерителя скорости (докум. SFIM) следую­щий: диапазон измерений (Д. И.) от ±7°/с до ±360 °/с; чувст­вительность средняя от 57 Ом/7е до 1,11 Ом/°/с; отклонение от линейности <±1,5% от Д. И.; порог чувствительности <±1 от Д. И.; ошибка гистерезиса 0,5% от Д. И.; собственная резо­нансная частота заключена между 6 и 25 Гц.

Оптические гирометры

Принцип действия. Когда световая волна распространяется в движущейся среде, преодолеваемое ею расстояние зависит от того, происходит распространение в направлении движения или в противоположном ему. Пусть, например, между двумя зеркалами М и Af2, распо­ложенными на расстоянии L друг от друга, распространяется световая волна. Если зеркала расположены неподвижно в неподвижной сре­де, то преодолеваемое волной расстояние от М\ до М2, т. е. an» равно пути волны от М2 до Ми т. е. d2

Когда оба зеркала перемещаются как целое со скоростью V, направленной, например, от Mi к М2, то

а) путь di2 увеличивается, потому что М2 удаляется от фронта волны,

Конструкция. Во вращающейся среде, обра­зующей кольцевой резонатор лазера, две волны, распространяющиеся в противоположных направлениях, созда­ют эффект разности их хода, проявляющийся в двух лазерных пучках различной частоты. Суперпозиция этих двух пучков по­рождает биение, частота Af которого пропорциональна скоро­сти вращения:  где А — площадь, охватываемая кольцевым  резонатором, L — его периметр, X — средняя длина волн излучения. Такой    прибор — лазерный   гигрометр — позволяет измерять очень малые угловые скорости, порядка 10~2°/ч. В гирометре другого типа два пучка, выходящие из одного и того же лазера, распространяются в противоположных на­правлениях по оптическому волокну, вращающемуся с измеряе­мой скоростью. На выходе из волокна два пучка интерферируют; подсчет числа AZ смещенных из-за вращения интерференционных по­лос позволяет измерить скорость:  где L — длина волокна, Я —длина волны излучения лазера. Гигрометр этого типа на оптическом волокне, благодаря уве­личению L при многовитковой намотке, позволяет измерять уг­ловые скорости примерно в 100 раз меньшие, чем измеряемые обычным лазерным гигрометром.

Заключение

В данной работе были рассмотрены и изучены: датчики на токах Фуко, гироскопические измерители скорости, оптические тахометры, датчики с переменным магнитным сопротивлением, тахометрические генераторы на переменном и постоянном токе. Синхронный генератор. Речь идет о небольшом генераторе переменного тока. Ротор, связанный с осью, скорость которой Статор несет якорную обмотку (одно-   или многофазную), в которой возникает синусоидальная э.д.с; ев амплитуда и частота пропорциональны скорости вращения ротора. Могут использоваться на автомобилях в тяжелой промышленности, ветрянных и гидро-электростанциях.

Приложение

Рас. 1. Принципиальная схема генератора постоянного тока, 1-щетка; 

2-коллектор; 3- статор; 4 - ротор; 5-проводники

Рис. 2. Различные тнпы тахометрическнх генераторов постоянного тока (документация фирмы С.Е.М.).

а — с катушечным ротором; б — с жолоколообрмвыы ротором (пример выполнения обмотки фирне Muiiniotor S. А.); в — с днсконджльным роторон (деталь конструк­ции якоря фкрмы С. Е. U. i — магннт; 2 — якорь; 3 — коллектор; 4 — фиксирующее кольцо; 5 — рязрезаая ступица.

Характеристики                              

Э.Д.С    холостого   хода   при        10-60          3      3 или 6

1000 об/мин, Ke(V)

Двусторонний допуск Ке, % rtO,5     ±1,5         ±1,5

Линейность, приведенная к 3600      0,15          0,1     О,0б

об/мин, 1эвм, %

Индуктивное   сопротивление   при 10-^350      36     1

25 °С, Ом

Индуктивность якоря, мГн 8^290       1,6           0,1

Момент инерции ротора, г-смг      1400^-1500    5,3     350-^1500

Максимальная скорость, об/мвн      5000        6000   4000

Масса, г                               1500        700   1000-М500

Рис. 3- Синхронный генератор

л —однофазный   двухполюсный;   б —трехфазный   с  4   полюсами   в   соединением   обмоток в звезду измеряется, представляет собой магнит или совокупность магнитов.  

Рис. 4. Тахометр с синхронной электрической передачей (документация фирмы Jaeger).

а — задающий генератор переменного тока; б — индикатор. 1 — квадрат; 2 — посто­янный магнит; 3 — статор; 4 — двигатель; 5 — измерительный магнит; 6 — измеритель­ный диск; 7 — регулируемая спиральная пружина; 8— игла; 9 — экранирующая пла­стин;  10 — узел термокомпенсации;  11 —магнитное поле.

Рис.6.  Принцип действия датчика

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5